Thành phố Thái Nguyên có nguồn tài nguyên thiên nhiên đa dạng và phong phú.
Tài nguyên đất: so với diện tích đất tự nhiên thì tổng diện tích đất phù
sa không được bồi hàng năm với độ trung tính ít chua là 3.125,35ha, chiếm 17,65% so với tổng diện tích tự nhiên; đất phù sa không được bồi hàng năm, chua, glây yếu có 100,19ha, chiếm 0,75% tổng diện tích đất tự nhiên được
phân bổ chủ yếu ở phường Phú Xá; đất phù sa ít được bồi hàng năm trung tính ít chua có 379,84ha, chiếm 2,35% tổng diện tích đất tự nhiên; đất (Pcb1) bạc màu phát triển trên phù sa cũ có sản lượng feralit trên nền cơ giới nhẹ có 271,3ha, chiếm 1,53%; đất (Pcb2) bạc màu phát triển trên phù sa cũ có sản lượng feralit trên nền cơ giới nặng có 545,6ha, chiếm 3,08%...[27]
Tài nguyên rừng: rừng ở Thái Nguyên chủ yếu là rừng nhân tạo và
rừng trồng theo chương trình 327, rừng trồng theo chương trình PAM, vùng chè Tân Cương cùng với các loại cây trồng của nhân dân như cây nhãn, vải, quýt, chanh... Cây lương thực chủ yếu là cây lúa nước, ngô, đậu... thích hợp và phát triển ở những vùng đất bằng trên các loại đất phù sa, đất mới phát triển, đất glây trung tính ít chua.[27]
Tài nguyên khoáng sản: 2 tuyến sông lớn chảy qua (sông Cầu và sông
Công), do đó cung cấp cho thành phố một lượng cát, sỏi phục vụ xây dựng khá lớn, đủ đáp ứng nhu cầu xây dựng cho toàn thành phố. Thành phố nằm trong vùng sinh khoáng đông bắc Việt Nam, thuộc vành đai sinh khoáng Thái Bình Dương. Mỏ than nội địa Khánh Hoà thuộc xã Phúc Hà có trữ lượng than rất lớn.[27]
Nguồn nước: hai bên bờ sông của khu vực Đồng Bẩm, Túc Duyên có
lượng nước ngầm phong phú.[27]